CN1324881C - 成像设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对减小尺寸有利的、具有投影机功能的成像设备。该成像设备的光源由三个半导体激光器构成，它们分别发射红、绿和蓝色的光，每种都是长条形。由投影图像信号所调制的驱动电压施加到GLV(栅式光阀)，使得GLV衍射从光源发射的三种光，每种光的量或者强度根据驱动电压或者投影图像信号而变化。扫描镜布置在拍摄透镜和摄像装置之间，以将GLV所衍射的光反射向拍摄透镜，使每种衍射的长条形光扫描过一个方向。

Description

成像设备
技术领域
本发明涉及一种成像设备。
背景技术
现有技术已经提出一种装置，其中投影机功能被额外设置到例如摄影机的成像设备，例如JP-A-5-304624中公开的那样。
该成像设备包括光源和投影机透镜，它们分别布置在取景器的透光液晶面板的前面和后面。从光源发射出的光穿过液晶面板并被引导到投影机透镜，由此形成与液晶面板上形成的图像相对应的投影。
在传统成像设备中，采用产生高强度光的白光源作为光源。当白光源工作时，其温度升高，需要冷却该光源的冷却风扇。由此，冷却风扇占用了成像设备内的部分空间，妨碍了成像设备尺寸的减小。
发明内容
本发明是在考虑到上述情况下开发出来的，因此本发明的目的是提供一种具有投影机功能的成像设备，其被构造成有利于尺寸减小。
为了达到上述目的，本发明提供了一种成像设备，其具有基于通过拍摄透镜形成的物体的图像生成图像数据，并将所述图像数据记录在记录介质上的功能，所述成像设备包括：由发射光的半导体激光器所构成的光源；栅式光阀，其被提供有由记录在记录介质上的图像数据生成的投影图像信号，并且以基于所述投影图像信号改变光的强度的方式，衍射从所述光源发射的光以形成衍射光；和扫描镜，其在使所述衍射光扫描过一个方向的同时将所述衍射光反射向所述拍摄透镜，使得所述衍射光利用所述拍摄透镜在所述拍摄透镜前形成所述物体的图像。
根据本发明的一个实施方式，该成像设备还包括记录/回放部分，其具有将所述图像数据记录到所述记录介质上并且从所述记录介质回放所述图像数据的功能，并且其中通过所述记录/回放部分从所述记录介质回放所述图像数据来生成所述投影图像信号。
根据本发明的一个实施方式，从所述记录/回放部分供应所述投影图像信号到所述栅式光阀。根据本发明的另一个实施方式，从连接到所述成像设备的外部装置供应所述投影图像信号到所述栅式光阀。
因为根据本发明的成像设备包括由半导体激光器构成的光源，衍射光源发射出的光的栅式光阀，和在使衍射光扫描过一个方向时将衍射光反射向拍摄透镜的扫描镜，所以与使用白光源的传统设备相比本成像设备的光源自身尺寸相对较小，并省略了用于冷却光源的冷却风扇。因此本发明有助于减小具有投影机功能的成像设备的尺寸。
从以下说明将更全面地理解本发明的其他和进一步的目的、特征以及优点。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的成像设备的结构的透视图。
图2是示出该成像设备的结构的框图。
图3是示出根据本发明第二实施例的成像设备的结构的透视图。
具体实施方式
通过提供由半导体激光器构成的光源、栅式光阀(Grating LightValve)和扫描镜来实现本发明的目的，即减小成像设备的尺寸，其中所述半导体激光器发射出由激光束构成的光。
<第一实施例>
下面将参照图1和2说明本发明的第一实施例。
图1是示出根据第一实施例的成像设备10的结构的透视图，而图2是示出该成像设备10的结构的框图。
如图1所示，成像设备10是具有外壳12的摄影机。
在外壳12的前表面的上面部分中，布置有保持拍摄透镜14的透镜筒16，而外壳12的后侧的上面部分布置有具有液晶显示器等的取景器18。
在外壳12的侧表面上，布置有操作装置20(图2中标示出)，其包括开/关按钮、快门/影像按钮、播放按钮和模式按钮。操作或切换模式按钮来选择将摄影机10作为普通摄影机或者作为投影机使用。
可以由液晶显示器构成的显示器19(图2中标示出)通过铰链机构连接到外壳12的侧表面之一。显示器19用于在拍摄图像的同时显示该图像，如同取景器18所做的一样，或者其用于在回放图像时显示以前拍摄的图像。
在外壳12内部，设置有摄像装置22、光源24、栅式光阀26、扫描镜28、镜驱动单元30、镜移动器32等。
摄像装置22布置在拍摄透镜14的光路中以拍摄物体通过拍摄透镜14所形成的图像，生成表示该图像的图像信号。
光源24布置在拍摄透镜14的光路的上方。在本实施例中，光源由三个半导体激光器(或者三个激光二极管)构成，它们分别向前发射出R(红)、G(绿)和B(蓝)光。
这些半导体激光器产生很少的热量，它们不需要使用冷却风扇来冷却，因此与采用白光源作为光源的传统设备相比，它们只占用非常小的空间。
在光源24中包含有未示出的照明透镜，并且每种光都被照明透镜转换成条状或者长条形的光。也就是说，每种发射的光的垂直尺寸都小于其横向尺寸。
栅式光阀26布置在光源24的前面、拍摄透镜14的光路的上方。
此栅式光阀(以下简称GLV)26是一维反射性显示装置，其中在硅衬底上形成一行光学衍射元件，每个光学衍射元件都是带状的，并且光学衍射元件被构造成能够对应于施加到GLV上的驱动电压来调制GLV所衍射的光的强度，如同 http：//www.sony.co.jp/Products/SC-HP/CXPAL- 55/PDF/MEMS.pdf中，和D.T.Amm等人所著发表于1999年2月SPIESPIE Proceedings Vol.EI 3634-10，Projection Displays V Symposium的“Optical Performance of the Grating Light Valve Technology”中公开的一样。
在本实施例中，根据投影图像信号而调制的驱动电压被施加到GLV26，使得从光源24发射的三种长条形光被GLV 26衍射，每种被衍射光的量(即光的强度)根据驱动电压或者投影图像信号而变化。
因此对施加到GLV 26的驱动电压进行调制能够形成多级的一维图像，并且通过扫描这样的一维图像可以形成二维图像。
扫描镜28形成为这样的尺寸，即扫描镜28可以反射GLV 26衍射的长条形光，并且布置在拍摄透镜14和摄像装置22之间，以在使衍射光扫描过一个方向的同时将衍射光反射向拍摄透镜。
镜驱动单元30具有在横向上延伸的枢轴3002和可旋转地支撑枢轴3002的相对末端的一对支撑部分3004，扫描镜28安装在该枢轴3002上。枢轴3002由马达或其他设备所转动，使得扫描镜28转动或者摆动。在本实施例中，扫描镜28由镜驱动单元30操作，使得在每种衍射光的宽度方向平行于横向方向的情况下长条形衍射光扫描过垂直方向。
镜移动器32固定到外壳12并且保持镜驱动单元30，使得镜驱动单元30在垂直方向上可以移动，这样扫描镜28可以在拍摄透镜14的光路中的操作位置与离开光路的非操作或者收回位置之间移动。
此外，被位于操作位置的扫描镜28所扫描的衍射光一起通过拍摄透镜14在其前面形成图像。
下面参照图2说明成像设备10的控制系统的结构。
如图2所示，成像设备10还具有图像处理器34、记录/回放部分36、GLV驱动38、光源驱动40和控制器42。
图像处理器34通过处理从摄像装置22输入的图像信号而生成图像数据。
记录/回放部分36进行记录操作，用于将图像处理器34生成的图像数据记录到例如磁记录介质或者存储器卡的记录介质37上，并进行回放操作，用于从记录介质37读取图像数据以回放该图像数据。在回放操作中，记录/回放部分36将图像数据传送到取景器18和显示器19上以在其上显示该图像，并且将基于该图像数据生成的投影图像信号提供到GLV驱动38。
GLV驱动38根据提供自记录/回放部分36的投影图像数据向GLV 26施加驱动电压。GLV驱动38的操作由控制器42控制。
光源驱动40基于控制器42输出的命令驱动光源42，使得RGB光中的每一种被选择性地发射。
控制器42响应于操作装置20的开/关按钮、快门/影像按钮和播放按钮的操作，在成像设备10的开/关状态之间以及设备10的操作模式(即图像拍摄操作模式和回放操作模式)之间切换。
控制器42还通过向镜驱动单元30发命令来控制扫描镜28的扫描操作，以及通过向镜移动器32发命令来控制扫描镜28的移动。
此外，控制器42控制GLV驱动38和光源驱动40，以使GLV 26通过时间分割方式(time division)来进行第一衍射操作、第二衍射操作和第三衍射操作。在第一衍射操作中，R光被GLV 26衍射，而在第二和第三衍射操作中，G光和B光分别被GLV 26衍射。
下面将说明成像设备10的操作。
首先，说明成像设备10被用作普通摄影机的情况。
当操作装置20的模式按钮从“投影”位置切换到“摄影机”时，控制器42控制镜移动器32以将扫描镜28移动到收回位置，并且还控制镜驱动单元30以保持扫描镜28不操作。
当在此状态下进行图像拍摄操作时，从摄像装置22输出的图像信号被馈送到图像处理器34，其然后生成图像数据。图像数据由记录/回放部分36记录到记录介质37上。图像数据被传送到取景器18以及显示器19，以显示在它们上面。
当进行回放操作时，由记录/回放部分36从记录介质37播放的图像数据被提供到取景器18和显示器19以在其上显示。
下面，将说明成像设备作为投影机的另一种情况。
在成像设备10的前面，放置一个屏幕，拍摄透镜14所形成的图像被投影到该屏幕上。
当操作装置20的模式按钮被切换到“投影机”位置时，控制器42控制镜移动器32将扫描镜28移动到操作位置，并且还控制镜驱动单元30开始扫描镜28的操作。
当在此状态下进行回放操作时，根据投影图像信号被调制的驱动电压从GLV驱动38施加到GLV 26，投影图像信号是基于记录/回放部分36从记录介质37所播放的图像数据而生成的。于是，GLV 26以基于所提供的投影图像信号改变每种光的强度的方式衍射从光源24发射出的长条形RGB光。
GLV 26衍射的光被扫描镜28反射向拍摄透镜14，使得长条形衍射光扫描过一个方向(在此实施例中即垂直方向)。
由扫描镜28使其扫描的衍射光通过拍摄透镜14在拍摄透镜14前面布置的屏幕上一起形成图像。
为了在屏幕上形成图像，GLV 26通过时间分割方式进行第一、第二和第三衍射操作，即R光在第一衍射操作中被GLV 26所衍射，而G和B光分别在第二和第三衍射操作中被衍射。
因此，具有R光的图像在第一衍射操作中形成在屏幕上，而具有G和B光的图像分别在第二和第三衍射操作中形成在屏幕上。因为第一至第三衍射操作通过时间分割方式很快速地重复，R、G和B光的各个图像看起来是合成在一起的，实际上产生彩色图像。
如上所述，在本实施例中成像设备10具有光源24，用于衍射从光源24发射的光的GLV 26，并在使衍射光扫描过一个方向的同时将衍射光反射向拍摄透镜14的扫描镜28。此布置的益处在于，光源24与传统所用的白光源相比尺寸减小，并且省略了用于冷却光源24的冷却风扇。因此，有助于减小具有投影机功能的成像设备的尺寸。
此外，因为与传统所用的白光源相比半导体激光器消耗更少电能，所以本成像设备的益处在于，在成像设备靠电池中存储的电能而工作的情况下，可以延长电池时间。
<第二实施例>
下面将参照图3说明本发明的第二实施例。
图3是示出根据第二实施例的成像设备10的结构的透视图。与第一实施例中的相应元件相同或相似的元件用相同的标号标示，并且省略其详细说明。
第一和第二实施例之间的不同在于，第二实施例的光源布置在该设备外壳的外部。
如图3所示，在成像设备10的外壳12内部布置有摄像装置22、GLV26、扫描镜28、镜驱动单元30、镜移动器32等，与第一实施例相似。
在外壳12的外部设置有光源，使得光纤25的相对末端之一连接到光源24，以将光源24的各个半导体激光器发射出的光引入外壳12的内部。
光纤25的另一末端被引入外壳12中以与GLV 26连接，因此发射的光射向GLV 26。
在光源24设置在外壳12的外部的这种结构的成像设备10中，进一步减小了外壳12内部为光源24节省的空间，使得本发明的成像设备在尺寸减小方面更有利。此外，与第一实施例的成像设备类似，本成像设备在减小功耗方面比传统成像设备更有利。
在上述每个实施例中，光源24包括RGB光的三个半导体激光器以形成彩色图像。但是，在要得到黑白图像的情况下，单个的半导体激光器构成光源24，以降低光源24的成本，并且还消除了通过时间分割方式来控制光源24和GLV 26的操作的必要性，因此有利地简化了光源24和GLV26的控制。
此外，虽然在上述每个实施例中，一个GLV 26被共同用于三种(RGB)激光，但是也可以提供多个GLV用于各种不同颜色的光。
衍射光的扫描方向不限于垂直方向，而可以是包括横向或水平方向的任何方向。
已经根据优选实施例说明了上述发明。但是，本领域技术人员将认识到存在这些实施例的多种变化。这些变化包括在本发明和所附权利要求的范围内。

Claims (8)

1.一种成像设备，其具有基于通过拍摄透镜形成的物体的图像生成图像数据，并将所述图像数据记录在记录介质上的功能，所述成像设备包括：
由发射光的半导体激光器所构成的光源；
栅式光阀，其被提供有由记录在记录介质上的图像数据生成的投影图像信号，并且以基于用来投影图像的所述投影图像信号改变光的强度的方式，衍射从所述光源发射的光以形成衍射光；和
扫描镜，其在使所述衍射光扫描过一个方向的同时将所述衍射光反射向所述拍摄透镜，使得所述衍射光利用所述拍摄透镜在所述拍摄透镜前形成所述物体的图像。
2.如权利要求1所述的成像设备，还包括记录/回放部分，其具有将所述图像数据记录到所述记录介质上并且从所述记录介质回放所述图像数据的功能，并且
其中通过所述记录/回放部分从所述记录介质回放所述图像数据来生成所述投影图像信号。
3.如权利要求2所述的成像设备，其中从所述记录/回放部分供应所述投影图像信号到所述栅式光阀。
4.如权利要求1所述的成像设备，其中从连接到所述成像设备的外部装置供应所述投影图像信号到所述栅式光阀。
5.如权利要求1所述的成像设备，还包括镜移动器，当要利用所述扫描的衍射光在所述拍摄透镜前形成图像时，所述镜移动器将所述扫描镜定位在所述拍摄透镜的光路中，并且当要记录所述图像数据时，所述镜移动器将所述扫描镜收回离开所述光路。
6.如权利要求1所述的成像设备，还包括外壳和摄像装置，所述摄像装置拍摄由所述拍摄透镜形成的所述物体的图像以生成用于产生图像数据的图像信号，所述外壳容纳所述摄像装置、所述光源和所述栅式光阀，使得所述摄像装置布置在所述拍摄透镜的光路中，而所述光源和所述栅式光阀各自布置在所述光路上方。
7.如权利要求1所述的成像设备，还包括外壳，并且其中所述栅式光阀和所述扫描镜布置在所述外壳内部，而所述光源布置在所述外壳外部并通过光纤与所述栅式光阀相连接。
8.如权利要求1所述的成像设备，其中所述光源被构造成发射红、绿和蓝色三种光，同时栅式光阀通过时间分割方式来进行衍射所述红色光的第一衍射操作、衍射所述绿色光的第二衍射操作和衍射所述蓝色光的第三衍射操作。
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